transformador monofásico tp 4

8/16/2019 Transformador Monofásico Tp 4

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INSTITUTO TECNICO Alumno:

UNT Curso:

TALLER DE ELECTRICIDAD IITRABAJO PRÁCTICO Nº 4

TEMA: Cálculo práctico y armado de un transformador monofásico.

El objetivo de este práctico es que el alumno conozca un método simple de cálculo, sefamiliarice con los materiales normalmente utilizados y desarrolle la técnica operativa para elbobinado y armado de un transformador monofásico.

PLAN DE TRABAJO:

1) Realice el cálculo práctico de un transformador monofásico. 2) Con los datos obtenidos, confeccione el transformadorcorrespondiente. ) Conecte el transformador y verificar los resultados del cálculo. 4) Haga un informe de la práctica.

!ENERALIDADES

El transformador está compuesto por dos arrollamientos montados sobre un ncleo de c!apasaisladas de !ierro al silicio, de apro"imadamente #,$% mm. de espesor, formando paquetes

ensamblados. &as partes del ncleo rodeadas por las bobinas se llaman columnas, y la uni'n entre ellasculatas o yugos. (no de los bobinados, el que recibe energ)a de la red, se llama primario* y el otro, donde seinduce una nueva tensi'n, secundario.

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+uponiendo que las bobinas sean de igual longitud l" y de una altura #" despreciable,ambas estarán concatenadas al mismo flujo alterno que circula por el ncleo y no !abrá flujodisperso. +uponiendo además que carecen de resistencia las bobinas y que la permeabilidaddel !ierro es infinita* tendremos entonces que las pérdidas en el !ierro y en el cobre seránnulas, obteniéndose por lo tanto la relaci'n ideal de transformaci'n.

$1 % $ 2 & N1 % N2

&os sub)ndices 1 y 2 corresponden al primario y secundario respectivamente. +egn la ubicaci'n de las bobinas, los transformadores se pueden clasificar en-

1) obinado en una sola columna /tiene una elevada dispersi'n por resultar #" grande 0.2) obinado en dos columnas- ') Con primario y secundario separados en cada columna.

") Con primario y secundario repartidos en ambas columnas.

) obinado central sobre ncleo acorazado. Este es el más apto para peque1os transformadores por reducir sensiblemente las pérdidas.

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Lb Lb Lb

hb hb/2 hb

CALCULO PRACTICO DE UN TRANS(ORMADOR MONO(ASICO

&os parámetros principales necesarios para la construcci'n de un transformador son- &a

tensi'n del primario, la tensi'n del secundario, la potencia a e"traer del transformador /muc!as

veces se tiene como dato la corriente del secundario pero para los fines prácticos es lo mismo0

y el tipo de uso que se le dar al transformador /servicio continuo o servicio intermitente0.

(na vez definidos estos parámetros los pasos a seguir son los siguientes-

1) Cálculo de la secci'n del ncleo

+e determin' emp)ricamente que-

S *+l ,-m2) & 1.2/ )(W P

2ero la superficie a utilizar es la aparente por lo que tenemos

S '0'rn* & S *+l % 3

+e considera un 3# 4 de pérdida de espacio en el armado de laminado.

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2) 5eterminaci'n de 63 y 67

5 es la frecuencia B es la inducci'n /8auss0 S es la +ecc. til

5e la e"presi'n $ & 4.44353B3S3N3167 N es el n9 de espiras

y considerando : 3#.### /8s0 para laminado comn de silicio : 37.### /8s0 para laminado de grano orientado f : %# /Hz0 y las constantes ;,;; y 3# <=

podemos obtener las espiras por voltio del transformador

N % $ : 4/ 3 14 > B 3 S En el caso del primario

N1 & ,N % $) 3 $1

2ara el secundario se incrementa el valor en un % 4 para compensar las pérdidas en el cobre.

N2 & ,N > $) 3 N2 3 1./

$0 Cálculo del diámetro del alambre

&a densidad de corriente se toma de acuerdo a la potencia y del tipo de uso.

Po*n-+' Dns+8'8 8 -orr+n* $3A Am0%mm2

Sr9+-+o Sr9+-+o Con*+no +n*rm+*n*

's*' / $3A 4 4 / ' 1 $3A ./ 4 1 ' 2 $3A ./

2 ' / $3A 2./ ./

8eneralmente tomamos el peor caso 8 & 2./ Am0 % mm2

+abiendo que -

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S & + %

y además S & 3 D2 % 4

?gualando las e"presiones podemos obtener

D ,mm) &2

)( Amp I

Como conocemos ?3 e ?7 podemos obtener el diámetro del primario y del secundario

D1 ,mm) &2

)(1 Amp I y D2 ,mm) &

2

)(2 Amp I

4) asándose en la superficie aparente y a la !oja de cálculos elegimos el laminado a usar.

A

X

Y

Como as) también el carrete plástico correspondiente

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q

A

X

(na vez elegido el laminado, verificamos si los bobinados primario y secundario con susrespectivos aislantes, caben en el espacio de ventana /"<y0, con el siguiente procedimiento.

') Cálculo de las espiras por capa

@enemos que el diámetro real de alambre D; & D < ./ mm

5onde los % centésimos corresponden al espesor de aislaci'n.+i dividimos /A0 en el diámetro real de alambre, obtenemos el 69 de espiras por capa.

Nº Es0+r's % C'0' & = % D>@enemos entonces que en el primario

Nº Es0+r's % C'0' 1 & = % D1>

En el secundario

Nº Es0+r's % C'0' 2 & = % D2>

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5onde D;1 & D1 < ./ y D;2 & D2 < ./

") 5eterminaci'n del nmero de capas

+i dividimos el nmero de espiras, en el nmero de espiras por capa obtenemos el nmero decapas correspondiente.

Nº C'0's & Nº Es0+r' % ,Nº Es0+r' % C'0' )

En el caso del primario

Nº C'0's 1 & N1 % ,Nº Es0+r' % C'0')1

En el caso del secundario

Nº C'0's 2 & N2 % ,Nº Es0+r' % C'0')2

En este punto, !emos calculado el nmero de espiras por capa y el nmero de capas en elprimario y en el secundario.

-) Cálculo de la altura de bobina.

&a altura de bobina #" & #1 < #2 .

5onde

!3 : / 69 capas3 " 5B30 espesor de aislante entre capas

!7 : / 69 capas7 " 5B70 espesor de aislante entre capas

+e debe cumplir que D !3 !7 con lo cual nos aseguramos que el laminado y el carreteelegido son los correctos.

/) Cálculo de la longitud de alambre.

&o primero que determinamos es la longitud media del primario lm1

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h1

q

A

Lm1

5el análisis del dibujo deducimos que- lm1 & 2,A<?<2#1)

5onde ? es el apilado

&a longitud del primario l1 & lm1 @ N1

&a longitud media del secundario será-

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h1

q

A

Lm2

h2

lm2 & 2 ,A < 2#1) < 2 ,? < 2#1) < 4 #2

lm2 & lm1 < 4 , #1 < #2)

&a longitud del secundario l2 & lm2 @ N2

) Cálculo del peso del alambre en primario y secundario

2rimero determinamos el peso por unidad de longitud de alambre.

Como el peso espec)fico del Cu es P & 7. r3%m

tenemos que P & P % $

P & P 3 $ & P 3 S 3 l & P 303D2 3l % 4

Reemplazando y operando tenemos

P % l & 3 D2 , r%m)3 Con D /mm0

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Fue no es otra cosa que el peso por metro del conductor con el diámetro dado en mm.

+i multiplicamos el P%l por la longitud de alambre, tendremos el peso del conductor en cuesti'n

P1 & P % l1 3 l1 y P2 & P % l2 3 l2

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TABLA DE LAMINACIONES

69 F G D A +ecc. 2ot. 2eso &G?6GC?I6 /m.m.0 /m.m.0 /m.m.0 /m.m.0 /cm70 /J0 /Kg.0

%## =# L; $# M# %3 3LN= 3$%## L; L; $# M# ;3 3#N; 3#.%#L## =# %# 73 N# ;# 3#7; =7L## L# %# 73 N# $# %NL L.3L## %# %# 73 N# 7% ;## %.N

3%# %# ;% 7% 33# 7$ $7; %.$3%%E %# ;7 3M %= 73 7=7 $.NL# %# ;# 3N %; 7# 7%L $.$L# ;# ; 3N %; 3L 3L; 7.N3%% L# $= 3L %7 7$ $$$ $.N3%% $= $= 3L %7 3;.; 3$$ 7.;37% %; $7 3; ;$ 3N.$ 3M3 7.%37% ;M $7 3; ;$ 3%.N 3%= 7.$37% ;; $7 3; ;$ 3;.3 37N 3.=37% $M $7 3; ;$ 37.% 3## 3.L37% $$ $7 3; ;$ 3#.% N3 3.$

37% $% $% $% 3% ;N 37.$ ML337 ;L 7=.L 3L ;# 3$.7 333 3.L337 ;# 7=.L 3L ;# 33.% =; 3.;337 7M 7=.L 3L ;# =.$ ;% 3333 $L 7%.; 3# $$ M.7 %; 3333 $# 7%.; 3# $$ N.L $N #.=$333 7L 7%.; 3# $$ L.L 7= #.NNN $# 77 3# $3 L.L 7= #.LNN 7L 77 3# $3 %.N 73 #.%NN 77 77 3# $3 ;.= 3% #.;N% 7L 3M N 7% % 3L #.;

N% 7# 3M N.N 7% $.= M #.$L7 %# 3L = 73 = ;; #.$L7 7# 3L = 73 $.7 L.L #.7L7 3L 3L = 73 7.L ;.7 #.77% 3N 37.% L.% 3M 7.3 7.M #.77% 37.% 37.% L.% 3M 3.L 3.L #.3$N 3# M.% L 3L 3 #.L; #.#;

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